新技術重建百萬年基因家譜

現代人類的基因組里，還藏著怎樣不為人知的故事？

7月30日，美國加州大學伯克利分校研究團隊在《科學》雜志發表一項成果，宣布在現代人類基因組中定位了來自兩個未知遠古祖先的DNA區域——一個是分化于約80萬年前的“幽靈祖先”，另一個是距今180萬年的“超級古老祖先”。研究借助的是該團隊自主研發的家譜重建技術，首次繪制出這些隱秘祖先在人類基因組中的分布圖譜，并厘清了基因交流發生的時間線。

這一發現向人們揭示，人類進化并非像一棵不斷分叉的樹，而更像一張由反復遷徙與混血編織成的網絡。

無需古DNA，重組圖就是記錄

此前科學家已經確認，智人大約5萬年前走出非洲后，曾與尼安德特人和丹尼索瓦人這兩大古人類群體雜交，他們的部分DNA至今仍留在現代人體內。這些發現得益于從化石中提取測序的古DNA。但基因組中還有更早的混血痕跡，而那些已經滅絕的古人類，沒有留下任何可供測序的遺傳物質，他們對基因的貢獻難以辨認。

美國加州大學伯克利分校分子與細胞生物學副教授普麗亞·穆爾賈尼團隊另辟蹊徑，開發出通過祖先重組圖估計追蹤古老貢獻（TRACE）的技術。它的原理是利用世界各地現代個體的全基因組數據，重建基因組中的家譜關系，即“祖先重組圖”，描繪DNA片段如何經由共同祖先一路傳遞至今。

穆爾賈尼解釋稱，這一重組圖保存了過去的記錄，可追溯至久遠年代的基因組區域，這樣即使沒有古代DNA，也能發現滅絕人類群體的遺傳貢獻。

作為驗證，TRACE正確識別了與尼安德特人測序基因組相匹配的區域，也在亞洲和大洋洲人群中準確找出了已知的丹尼索瓦人基因滲入區域。但真正的新發現，藏在那些既不匹配尼安德特人，也不匹配丹尼索瓦人的古老片段里。

兩位隱秘祖先，兩段古老往事

這些DNA片段來自兩個不同的古人類譜系，滲入時間也各不相同。

第一個被研究者稱為“幽靈祖先”。這個譜系大約在80萬年前，與尼安德特人、丹尼索瓦人分化的時期相當，其從現代人類譜系中分離出去，之后在5萬年前，即智人最近一次大規模走出非洲之前，與非洲的現代人類發生通婚。

此前學界曾推測“幽靈祖先”可能存在，但一直無法確定該祖先是否只存在于非洲人群中，也不確定如果有混血的話又是何時發生的。而新研究首次在基因組上圈定了屬于這條譜系的位置，證實“幽靈祖先”存在于所有現代人類之中，而非非洲人獨有——每個現代人約有0.5%到1%的基因組來自這一譜系，規模與尼安德特人的貢獻大體相當。

第二個“超級古老祖先”更為驚人。這是一個分化于180萬年前的古人類譜系。它并沒有直接與現代人類雜交，而是先與歐亞大陸的丹尼索瓦人混血。丹尼索瓦人后來又與智人通婚，將其中一小部分超古老DNA帶進了現代人類。

美國約翰斯·霍普金斯大學博士后阿爾瓊·比丹達表示，這一發現尤其令人振奮，因為它揭示了來自一個百萬年以上的遺傳貢獻，“而這個人類群體現今沒有任何可供測序的DNA”。

有趣的是，研究人員僅分析大洋洲人群的基因組便恢復了這條線索。這些太平洋島民的丹尼索瓦人DNA比例有的會高達4%。

尚有諸多謎團

這些發現凸顯，在過去一百萬年間，早期現代人類不僅與非洲、歐亞大陸的眾多古人類群體長期共存，而且彼此在基因上足夠接近，能夠反復雜交。穆爾賈尼說：“借助尼安德特人和丹尼索瓦人的古DNA，再加上新的家譜方法，我們了解到人類群體之間的雜交在歷史上非常普遍。我們常常把人類進化想象成一棵分支的樹，但新數據揭示，這其實是相互交織的歷史。”

值得注意的是，許多古老片段，富集在與免疫和代謝功能相關的基因組區域。研究人員認為，這種模式并不令人意外，因為適應新的病原體和食物來源，一直是人類進化中最強烈的選擇壓力之一。

通過雜交引入的新變異，為自然選擇提供了額外“原材料”，其中有益變異得以在世代中保留傳播。這一規律在此前的研究中已有體現：例如“世界屋脊”青藏高原人群適應高原環境的EPAS1基因，就被證實源自丹尼索瓦人。

至于兩位神秘祖先的真實身份，目前尚無定論，但推斷出的分化時間與80萬年前非洲中更新世古人群，以及180萬年前歐亞直立人的存續時期存在重疊。穆爾賈尼期待，隨著全球基因組數據庫日益多樣，丹尼索瓦人基因組陸續發表，這些祖先的身份能夠浮出水面。

新的發現也正在改寫進化歷史圖景：人類的來歷，從來不是一條孤獨延伸的直線，一個個相遇又走散的群體，一次次跨越大陸與歲月的雜交，把彼此的基因織進了同一張網。